[0001] La présente invention a pour objet un procédé pour promouvoir fortement l'adhérence
entre une surface de cuivre et un matériau polymérique, procédé destiné à être employé
dans les techniques de fabrication des circuits imprimés feuilletés (c'est à dire
à plusieurs couches); les procédés pour la fabrication de circuits imprimés feuilletés
incluant ledit procédé de promotion de l'adhérence; ainsi que les compositions destinées
à permettre la mise-en-oeuvre de ces procédés industriels.
[0002] On sait que les circuits imprimés feuilletés ont pris une grande diffusion parce
qu'ils autorisent la réalisation d'une grande densité d'empaquetage et, de ce fait,
ils satisfont les exigences présentes de miniaturisation des circuits.
[0003] Dans les techniques de fabrication des circuits imprimés feuilletés on prépare d'abord
séparément les différents plans intermédiaires (couches internes) en utilisant des
substrats polymériques à base de résine époxyde, de résine polyimide, de résine phénolique
ou de résine polyester, revêtus sur les deux pans par une mince couche de cuivre.
Sur ces couches de cuivre on forme des circuits imprimés en utilisant la technique
traditionnelle prévoyant la déposition, sur toute la surface de cuivre, d'une couche
de photorésist positif, par exemple de l'ainsi-dit "dry-film", qui est exposé et ensuite
développé, ainsi imprimant la figure d'un plan de circuit. Ensuite on pourvoit à l'attaque
du cuivre en milieu acide ou alcalin, dans les régions non protégées par le photorésist,
puis on procède à l'ablation du photoresist, ainsi obtenant enfin la figure en cuivre
du plan correspondant du circuit.
[0004] Une ou plusieurs couches internes ainsi préparées sont empaquetées en les séparant
l'une de l'autre par des feuilles de matériau polymérique non conductif, comme par
exemple l'ainsi-dit "prepreg", constitué par un tissu de fibres de verre imprégné
par de la résine époxyde partiellement polimérisée. Sur les pans extérieurs de ce
paquet on applique d'habitude deux minces feuilles de cuivre. L'ensemble est ensuite
laminé sous une action combinée de chaleur et de pression, ainsi provoquant la fusion
de la résine, laquelle remplit tous les interstices entre les couches internes et
ensuite polymérise en consolidant définitivement l'ensemble. Cette lamination est
effectuée d'habitude sous une pression d'environ 50-60 kg/cm², à une température comprise
entre 170 et 200 °C et pendant un temps compris entre 1 et 4 heures.
[0005] Le circuit feuilleté ainsi obtenu est percé afin d'obtenir des trous traversants,
dans le nombre et dans les points prévus. On pourvoit ensuite à la levée ("desmear")
des résidus de l'opération de perçage qui peuvent se trouver sur les parois des trous
et, particulièrement, en correspondance des couches internes de cuivre, puis on pourvoit
à la métallisation des trous traversants (procédé PTH) dans le but de connecter électriquement
les différentes couches internes de cuivre du circuit, entr'elles et avec les pans
extérieurs. D'habitude, le circuit ainsi préparé doit être encore soumis à un traitement
électrolytique de déposition de cuivre et d'alliage étain-plomb. Enfin on lève sélectivement,
par une opération d'attaque chimique, le cuivre des pans extérieurs, jusqu'à obtenir
la figure finale du circuit désiré.
[0006] Du fait que bien souvent on rencontre des problèmes de délamination entre la surface
de cuivre des couches internes et les couches intermédiaires de matériau polymérique,
afin d'augmenter l'adhérence on procède d'habitude à une oxidation des conducteurs
de cuivre. Par ce traitement on augmente l'aire de la surface de cuivre, et donc on
améliore la possibilité d'ancrage pour le matériau polymérique. Le traitement d'oxidation
des surfaces de cuivre, bien qu'il a été employé depuis longtemps avec un succès assez
bon, montre essentiellement deux inconvénients. Le premier inconvénient est que l'augmentation
d'adhérence qu'on obtient par ce procédé n'est pas toujours suffisante pour remédier
aux problèmes de délamination entre le cuivre et le matériau polymérique. Cela s'avère
parce que la couche d'oxyde obtenue est épaisse, non uniforme et mécaniquement fragile
et, si elle est sollicitée thermiquement, peut se casser et donc provoquer des délaminations.
[0007] Le deuxième inconvénient consiste dans le phénomène de l'ainsi-dit anneau rose ou
"aloing", plus fréquemment appelé "pink-ring", provoqué par la dissolution annulaire,
autour des trous, de la couche d'oxyde de cuivre, en conséquence d'une infiltration
d'acides à partir de la paroi du trou, le long des couches internes de cuivre. Cette
dissolution de la couche d'oxyde s'avère lors qu'on fait la métallisation des trous
(ligne PTH) et surtout pendant la successive déposition électrolytique du cuivre et
de l'alliage étain-plomb (ligne "pattern-plating"). On estime que ce phénomène de
"pink-ring" soit provoqué, au moins en partie, par la présence de microdélaminations
entre le cuivre et la couche polymérique autour des trous. En effet, lors qu'un circuit
feuilleté est percé, du fait des sollicitations mécaniques et thermiques peuvent facilement
s'avérer des microdélaminations si l'adhérence entre la surface de cuivre et la couche
de matériau polymérique n'est pas optimale. Pendant la phase successive de "desmear",
particulièrement si on travaille par un procédé utilisant du permanganate, ces détachements
augmentent leur dimensions et, pendant les phases successives de déposition chimique
de cuivre et de déposition électrolytique de cuivre et d'alliage étain-plomb, peut
s'avérer le phénomène du "pink-ring".
[0008] Jusqu'ici, en utilisant un procédé d'oxidation dans le but de promouvoir l'adhérence,
il n'a pas été possible d'éliminer complètement ce problème, bien qu'on a cherché
de le réduire au minimum en optimisant le procédé d'oxidation, par exemple en réduisant
l'épaisseur de l'oxyde et donc les dimensions des cristaux, ou en améliorant le procédé
de lamination, ou bien encore en améliorant les conditions de perçage et en remplaçant
souvent les pointes utilisées pour ce perçage.
[0009] On a proposé des différents procédés substitutifs de l'oxidation du cuivre, dans
le but de promouvoir l'adhérence et d'éliminer le problème du "pink-ring". Un de ces
procédés est décrit dans le document US-A-4,775,444, suivant lequel on prévoit, après
un traitement d'oxidation du cuivre ou une déposition chimique d'étain, un traitement
par une solution diluée d'acide chromique. Mais en réalité ce procédé n'est pas capable
de réduire le "pink-ring" en une mesure suffisante, ni d'augmenter considérablement
l'adhérence entre le cuivre et le matériau polymérique.
[0010] Un autre procédé qui a été proposé est décrit dans le document EP-A-0.189.913 qui
prévoit, après une oxidation du cuivre, un traitement de réduction de l'oxyde de cuivre
par un aminoborane en milieu alcalin Ce procédé autorise, en certaines conditions,
l'élimination totale du problème du "pink-ring", mais il montre trois graves inconvénients.
Le premier inconvénient est qu'après le traitement de réduction la surface de cuivre
est très inégale. Le deuxième inconvénient est que l'aminoborane est soumis à une
forte décomposition, et du fait qu'il s'agit d'un produit très coûteux, ce procédé
n'est pas facilement utilisable pour des raisons économiques. Le troisième et plus
grave inconvénient est que, lorsque l'épaisseur de la couche d'oxyde soumise au traitement
de réduction est élevé (plus qu'environ 150 nm), le procédé ne peut pas assurer une
adhérence suffisante entre le cuivre et la résine, comme il est affirmé aussi dans
le document successif EP-A-0.321.067 de la même titulaire du document EP-A-0.189.913.
Le document EP-A-0.321.067 décrit l'emploi d'un autre procédé, lequel prévoit un double
traitement de réduction de l'oxyde de cuivre par immersion d'abord en sodium borohydrure
et après en formaldéhyde. Ce procédé montre l'inconvénient d'exiger un traitement
double, tandis que pas toujours dans les appareillages de production on a à disposition
des cuves en nombre suffisant pour pouvoir effectuer un traitement de réduction double;
de plus, à présent on a la tendance à excluder des procédés de production la formaldéhyde,
qu'on soupçonne puisse avoir une action cancérogène.
[0011] Pour résoudre le problème du "pink-ring" on a aussi proposé d'employer comme promoteur
d'adhérence un procédé de déposition chimique d'étain. Toutefois ce procédé n'est
pas capable d'assurer une adhérence suffisante pour résister aux sollicitations thermiques
plus rigoureuses, et de plus il est très coûteux et donne lieu à des graves problèmes
pour le traitement des solutions épuisées, en raison de la présence de cuivre compléxé
avec de la thyourée.
[0012] En vue de cette situation, le but de la présente invention est de perfectionner les
procédés connus qui prévoient d'oxider la surface de cuivre et ensuite de soumettre
la surface de cuivre oxidée, avant la lamination des différentes couches internes,
à un traitement de réduction, de sorte à réaliser un procédé capable d'augmenter fortement
l'adhérence entre une couche interne de cuivre et une couche de matériau polymérique,
d'éliminer totalement ou en mesure élevée soit les problèmes de délamination que le
problème du "pink-ring" et de permettre d'obtenir une surface de cuivre ayant une
uniformité optimale, tout cela en des conditions économiquement et écologiquement
convenables.
[0013] La présente invention a aussi pour objet un procédé pour la fabrication de circuits
imprimés feuilletés, perfectionné en ce qui concerne les traitements de préparation
des couches internes avant la phase de lamination, afin de promouvoir l'adhérence
entre la surface de cuivre et le matériau polymérique dans la phase successive de
lamination à chaud, pour produire économiquement des circuits feuilletés exempts de
problèmes de "pink-ring" et capables de résister à des sollicitations thermiques rigoureuses
sans donner lieu à des problèmes de micro- ou macro-délamination entre les différentes
couches.
[0014] Enfin la présente invention a encore pour objet des nouvelles compositions de bains
destinées à être employées dans les procédés suivant l'invention même.
[0015] Comme on l'a déjà dit, le procédé objet de la présente invention exige un traitement
préliminaire d'oxidation des surfaces de cuivre des couches internes, suivant un procédé
d'oxidation traditionnel. Ce procédé d'oxidation prévoit d'habitude une première phase
de dégraissage des surfaces de cuivre, afin d'emporter des empreintes ou des résidus
huileux, une phase de mordançage, afin de rendre rugueuses les surfaces de cuivre,
une phase de décapage, afin d'emporter des résidus salins, une phase de noircissement
préalable, afin de rendre alcalyne la surface de cuivre pour favoriser une successive
oxidation uniforme, et enfin une phase d'oxidation proprement dite, suivant un quelconque
des procédés d'oxidation connus. Ces procédés d'oxidation font emploi de solutions
aqueuses alcalines d'agents oxidants, tel qu'un chlorite d'un métal alcalin ou alcalino-terreux,
par esemple sodium chlorite, ou bien sodium persulfate, potassium chlorate ou potassiun
perchlorate. Ces solutions travaillent en général à des températures comprises entre
55 °C et 90 °C, et par une durée de traitement comprise entre 30 secondes et 10 minutes.
Le traitement peut être réalisé par immersion ou bien par aspersion. Une solution
capable de réaliser l'oxidation du cuivre peut avoir, par exemple, la composition
typique suivante:
| NaClO₂ |
50-250 g/l |
| NaOH |
10-100 g/l |
| Na₃PO₄.12H₂O |
1- 50 g/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
Par cette solution on peut obtenir un oxide de cuivre de couleur variable du bronze
au noir, avec une épaisseur comprise entre 50 nm (0,05 microns) et 5000 nm (5 microns),
plus typiquement comprise entre 100 nm et 800 nm. Après la phase d'oxidation de la
surface de cuivre on procède à un traitement successif de réduction de la couche d'oxyde
dans une solution réductrice comportant dans sa composition le diméthylaminoborane
et une base forte.
[0016] L'invention concerne donc en premier lieu un procédé pour le traitement des surfaces
de cuivre afin de promouvoir l'adhérence entre différentes couches dans la fabrication
de circuits imprimés feuilletés, rigides, flexibles ou flexo-rigides, moyennant la
formation d'une couche d'oxyde sur les surfaces de cuivre et un traitement ultérieur
de réduction de l'oxyde de cuivre dans une solution comportant dans sa composition
du diméthylaminoborane et une base forte.
[0017] Le procédé objet de la présente invention est caractérisé en ce que le traitement
de réduction, successif à la phase d'oxidation de la surface de cuivre, est effectué
en présence d'un composé spécifique ayant fonction stabilisante et ralentissante,
dans une solution réductrice comportant dans sa composition, en plus du diméthylaminoborane
et d'une base forte, un composé choisi dans le groupe comprenant:
(A) Un alchoylbenzensulfonate alcalin, à savoir un composé caractérisé par la formule
générale: C₆H₃.R.R'.SO₃X où R et R' peuvent être H, CH₃ ou C₂H₅, et X est un métal
alcalin, spécialement Na.
(B) Un composé de la thyourée ou similaire, caractérisé par la formule générale: C.Y.N₂.R¹.R².R³.R⁴
où R¹, R², R³, R⁴ peuvent être:
(a) H,
(b) un groupe alcoylique ou alcènilique comprenant un nombre d'atomes de carbone non
supérieur à 6,
(c) un groupe cycloalcoylique, cycloalcoylalcoylique ou alcoylcycloalcoylique comprenant
un nombre d'atomes de carbone non supérieur à 12,
(d) un groupe arylique, arylalcoylique ou alcoylarylique comprenant un nombre d'atomes
de carbone non supérieur à 12,
(e) R⁵(CO), où R⁵ peut être un quelconque des composés indiqués de (a) à (d),
(f) CH₂OH;
et Y peut être S, Se ou Te;
(C) un composé de la thyourée avec des acides organiques ou inorganiques;
(D) un mélange de deux ou plusieurs des composés de (A) à (C).
[0018] De préférence la solution de réduction objet de la présente invention, quand elle
fait usage d'un des composés indiqués sous (A), comporte dans sa composition, comme
alcoylbenzensulfonate alcalin, le sodium xylensulfonate, un produit commercialisé
par exemple par la Marchon Italia sous le nom de ELTESOL SX 93.
[0019] De préférence la solution de réduction objet de la présente invention, quand elle
fait usage d'un des composés indiqués sous (B), contient la thyourée telle quelle.
[0020] Les composés proposés par l'invention développent dans cette solution de réduction
deux fonctions très importantes, l'une desquelles est de stabiliser le diméthylaminoborane,
l'autre est de ralentir la réaction de réduction de l'oxyde de cuivre, en permettant
d'obtenir une structure très fine de l'oxyde réduit, qui est capable de promouvoir
une forte adhérence.
[0021] La concentration du dimethylaminoborane dans le bain peut changer de 0,1 g/l jusqu'à
la saturation, et elle est comprise de préférence entre 0,5 g/l et 2 g/l.
[0022] La concentration du sodium hydroxyde peut changer entre 1 g/l et 100 g/l, et elle
est comprise de préférence entre 10 g/l et 30 g/l.
[0023] Quand on fait usage d'un des composés indiqués sous (A), la concentration de l'alchoylbenzensulfonate
alcalin peut changer de 0,1 g/l jusqu'à la saturation, et elle est comprise de préférence
entre 0,5 g/l et 5 g/l.
[0024] Quand on fait usage d'un des composés indiqués sous (B) et/ou (C), la concentration
de ce composé peut changer entre 0,1 mg/l et 100 mg/l, et elle est comprise de préférence
entre 0,5 mg/l et 2 mg/l.
[0025] La température de travail de ce bain de réduction peut changer entre 20 °C et 60
°C, et elle est comprise de préférence entre 20 °C et 30 °C.
[0026] La période de traitement nécessaire pour compléter la réaction de réduction de l'oxyde
de cuivre change en fonction de l'épaisseur de la couche d'oxyde à traiter, de la
concentration des différents composants du bain de réduction et de la température
de travail, et elle peut changer entre 10 sécondes et 15 minutes, mais en général
elle est comprise entre 2 minutes et 6 minutes. Le complètement de la réaction de
réduction de l'oxyde de cuivre est mis en évidence par l'arrêt du développement de
gaz qui peut être observé dans le bain pendant la réaction de réduction.
[0027] Le traitement de réduction par la solution objet de la présente invention peut être
effectué par immersion, par aspersion ou par d'autres méthodes, mais à présent on
croit qu'il soit préférable l'effectuer par immersion.
[0028] La solution pour le traitement de réduction de la surface de cuivre oxidée, objet
de la présente invention, est active indifféremment sur les oxydes de différentes
couleurs et épaisseurs, mais elle est appliquée de préférence sur un oxyde de couleur
noire dont l'épaisseur est comprise entre 300 nm et 600 nm. Quand la solution de réduction
agit sur un oxyde de cette couleur et de cette épaisseur elle assure la plus grande
uniformité de la surface, la plus élevée adhérence entre le cuivre et le matériau
polymérique et l'élimination plus parfaite du "pink-ring", comme on mettra mieux en
évidence plus avant sur la base de certaines exemples, accompagnés par des exemples
comparatifs.
[0029] La couche d'oxyde de cuivre réduit suivant le procédé objet de la présente invention
montre une couleur qui change du brun foncé jusqu'au noir, et une apparence toujours
très uniforme. Après lamination les circuits feuilletés préparés en partant de couches
internes traitées suivant ce procédé montrent toujours une couleur noire, c'est à
dire comme se montrent d'habitude les circuits traités suivant la technique traditionnelle
d'oxidation par oxyde noir sans traitement successif de réduction. Toutefois, au contraire
des circuits feuilletés produits suivant la technique traditionnelle, les circuits
feuilletés produits en utilisant des couches internes soumises au traitement de réduction
objet de la présente invention sont exempts de tout phénomène de "pink-ring", du fait
que l'oxyde de cuivre réduit obtenu suivant le procédé objet de la présente invention
n'est pas soluble en milieu acide. De plus, après le traitement de réduction on obtient
toujours une augmentation considérable de l'adhérence, du fait que l'oxyde de cuivre
obtenu par ce traitement de réduction a une épaisseur et une structure cristalline
de dimensions toujours bien plus réduites par rapport à l'oxyde de cuivre de départ
correspondant. Par exemple, par un oxyde noir traditionnel on peut obtenir, en fonction
de l'épaisseur, une résistance à la délamination ("peel-strength") comprise entre
0,1 kg/cm et 1,2 kg/cm, tandis que par l'oxyde correspondant réduit on obtient en
général des valeurs comprises entre 0,8 kg/cm et 1,9 kg/cm.
[0030] On a déjà dit que le procédé de réduction de l'oxyde de cuivre décrit dans le document
EP-A-0.189.913 est capable de travailler correctement sur un oxyde de cuivre dont
l'épaisseur est comprise entre 50 nm et 150 nm, tandis qu'en travaillant sur une épaisseur
supérieure on n'obtient pas une bonne adhérence entre la surface de cuivre des couches
internes et le matériau polymérique. Toutefois il est connu dans ce domaine de la
technique qu'un oxyde de cuivre ayant une épaisseur comprise entre 50 nm et 150 nm
est un oxyde de couleur rouge-brune constitué par un mélange, en des rapports variables,
de Cu₂O et de CuO, qui sont deux oxydes de cuivre de couleurs respectivement rouge
et noire. La couche d'oxyde de couleur rouge-brune, qui représente un stade intermédiaire
dans le processus d'oxidation du cuivre, n'est pas caractérisée par une composition
définie et constante, et du fait que celle-ci peut changer d'un point à l'autre, la
couleur de la surface des circuits résulte très peu uniforme. Quand on soumet à un
traitement de réduction une couche interne de cuivre ayant un oxyde de couleur rouge-brune
et d'épaisseur comprise entre 50 nm et 150 nm on obtient une adhérence élevée, mais
la grande manque d'uniformité de la surface est maintenue, ou plutôt elle est mise
encore plus en évidence après le traitement de réduction.
[0031] Le procédé objet de la présente invention, comme différence par rapport au procédé
décrit dans le document EP-A-0.189.913, est capable de travailler correctement aussi,
ou plutôt de préférence, sur un oxyde de couleur noire. Différemment de l'oxyde rouge-brun,
l'oxyde noir est constitué presqu'exclusivement de CuO, et il est donc caractérisé
par une composition définie et constante, qui ne change pas d'un point à l'autre sur
la surface du circuit. Il s'ensuit qu'une couche interne ayant de l'oxyde noir se
montre toujours avec une apparence parfaitement uniforme. Quand l'oxyde noir est soumis
à un traitement de réduction suivant le procédé objet de la présente invention, l'oxyde
réduit qu'on obtient montre la même parfaite uniformité de surface de l'oxyde noir
précédent. Cette caractéristique est très importante parce que la manque d'uniformité
de l'oxyde réduit, si elle est présente à la surface de cuivre des couches internes,
peut être facilement observée après la lamination. Une telle manque d'uniformité de
la surface finale n'est pas acceptée, en général, par les usagers des circuits feuilletés,
et donc ces caractéristiques sont suffisantes par elles-mêmes pour faire considérer
un circuit feuilleté comme de rebut. Celle-ci est l'une des raisons pour lesquelles
dans le passé le procédé d'oxidation par oxyde de couleur rouge, qui donne souvent
lieu à des problèmes de manque d'uniformité de la surface, a eu peu d'application
dans la production des circuits imprimés feuilletés, même s'il assure une adhérence
supérieure à celle de l'oxyde noir non réduit.
[0032] La raison pour laquelle il est possible d'effectuer le traitement de réduction d'un
oxyde de cuivre d'épaisseur supérieure à 150 nm, c'est à dire d'un oxyde noir, en
travaillant par le procédé objet de la présente invention, sans rencontrer les problèmes
d'adhérence réduite qu'on avait en travaillant suivant la technique précédente, est
en relation à la forte action de stabilisation developpée par les composés proposés
par l'invention, surtout par le sodium xylensulfonate. En effet, en présence de ces
composés, le développement de gaz qui est normalement visible dans le bain pendant
la réaction de réduction de l'oxyde de cuivre, est réduite d'une façon draconienne.
Le fort développement de gaz qui a lieu lors qu'on travaille suivant le procédé décrit
dans le document EP-A-0.189.913, comme indiqué dans le brevet lui-même, est l'indication
d'une réaction de réduction qui a lieu d'une façon violente et qui n'autorise pas
l'obtention de la structure fine de l'oxyde réduit, nécessaire pour promouvoir la
plus grande adhérence entre la surface de cuivre et le matériau polymérique. Si la
solution de réduction de l'oxyde de cuivre comporte dans sa composition un des composés
proposés par l'invention, la réaction de réduction se développe bien plus lentement
par rapport à une solution équivalente non comportant ledit produit. Cela permet d'obtenir
une structure fine de l'oxyde de cuivre réduit, qui est capable d'assurer la plus
grande adhérence, même lorsqu'on part d'un oxyde de cuivre de couleur noire.
[0033] Lorsqu'on fait la réduction de l'oxyde rouge, caractérisé par une épaisseur très
limitée et par une structure de départ très fine, même dans l'absence d'un stabilisateur
spécifique la réaction de réduction a lieu assez lentement, a une durée très limitée,
et on obtient une structure finale de l'oxyde réduit suffisamment fine, capable d'assurer
une bonne adhérence. Quand, au contraire, on fait la réaction de réduction de l'oxyde
noir, caractérisé par une épaisseur bien plus grande, dans l'absence d'un stabilisateur
spécifique la réaction se développe avec trop de violence, la structure cristalline
précédente de l'oxide de cuivre a la tendance à s'exfolier, et donc la structure cristalline
de l'oxyde réduit qu'on obtient n'est pas appropriée pour promouvoir l'adhérence dans
la phase successive de lamination à chaud.
[0034] L'action de stabilisation développée par les composés suivant l'invention, en plus
d'autoriser l'utilisation de l'oxyde noir et donc l'obtention d'une surface dont l'oxyde
réduit montre une uniformité parfaite, assure aussi un autre avantage d'importance
fondamentale, consistant en une réduction draconienne de la consommation de dyméthylaminoborane,
nécessaire pour le traitement de réduction de l'oxyde de cuivre. Du fait que le dyméthylaminoborane
est un produit particulièrement coûteux, la décomposition excessive qui a lieu normalement
dans le bain lorsqu'on travaille sans l'action d'un stabilisateur spécifique rend
économiquement désavantageuse l'utilisation industrielle de ce procédé.
[0035] L'utilisation d'un stabilisateur spécifique assure, au contraire, une forte réduction
dans la consommation de dyméthylaminoborane, consommation qui se révèle inférieure
du 50% par rapport à une solution travaillant sans ce stabilisateur. De plus on interdit
presque totalement la décomposition du dyméthylaminoborane qui a lieu spontanément
dans le bain pendant les arrêts du travail, lors qu'aucune réaction de réduction de
l'oxyde de cuivre n'a lieu. De ce fait l'utilisation comme stabilisateur d'un composé
suivant l'invention rend le procédé de réduction de l'oxyde de cuivre par le dyméthylaminoborane
économiquement avantageuse, en plus que techniquement optimale sous les points de
vue de la prévention du "pink-ring", et de l'obtention d'une surface uniforme, capable
d'assurer une adhérence élevée.
[0036] L'invention concerne aussi un procédé pour la fabrication de circuits imprimés feuilletés,
caractérisé en ce qu'il comprend les phases suivantes:
a) préparer un certain nombre de couches internes constituées par un substrat non
conducteur, rigide ou flexible, couvert sur les deux côtés par des minces feuilles
de cuivre, ledit substrat pouvant être constitué par un tissu de fibre de verre ou
par du papier, imprégné par de la résine époxyde, polyimide ou phénolique, ou bien
par une feuille de résine époxyde, polyimide ou phénolique.
b) Emporter sélectivement le cuivre par une opération d'attaque chimique, des deux
côtés des couches internes, jusqu'à obtenir la figure du circuit interne.
c) Traiter les surfaces de cuivre desdites couches internes par un procédé tendant
à promouvoire l'adhérence, comme décrit auparavant.
d) Laminer, sous l'action combinée de chaleur et de pression, un ou plusieurs couches
internes, préparées suivant la procédure de a) à c), en les séparant par un ou plusieurs
couches de matériau non conducteur, constitué par un tissu de fibre de verre ou par
du papier, imprégné par de la résine époxyde, polyimide ou phénolique, ou bien par
une feuille de résine époxyde, polyimide ou phénolique, et recouvrant leurs faces
extérieures par deux feuilles de cuivre.
e) Percer le circuit feuilleté ainsi obtenu en réalisant des trous traversants, dans
le nombre et dans les positions prévues.
f) Soumettre à un traitement de "desmear" et de métallisation les parois des trous
traversants.
g) Emporter sélectivement le cuivre des faces extérieures par une opération d'attaque
chimique, ainsi obtenant la figure de circuit désirée.
[0037] De préférence, dans ce procédé, aussi les deux feuilles de cuivre appliqués sur les
faces extérieures du circuit feuilleté sont traités, avant la lamination, par un procédé
tendant à promouvoir l'adhérence, comme décrit auparavant.
[0038] L'invention concerne également un procédé pour la fabrication de circuits imprimés
feuilletés flexibles, comprenant les phases suivantes:
a) Coller deux feuilles de cuivre, traités suivant un procédé tendant à promouvoir
l'adhérence, comme décrit auparavant, à une couche de résine flexible constituée par
polyimide, polyester, polysulfone ou polytetrafluoroéthylène, en utlisant un collant
à base de résine époxyde ou acrylique.
b) Emporter par un attaque chimique, de la surface de ces couches internes, le cuivre
où il n'est pas requis, en obtenant la figure du circuit.
c) Traiter la surface de cuivre par un procédé tendant à promouvoir l'adhérence, comme
décrit auparavant.
d) Coller un ou plusieurs couches internes flexibles préparées suivant la procédure
de a) à c) en utilisant un collant à base de résine époxyde ou acrylique.
[0039] Enfin l'invention concerne les compositions destinées à permettre la mise en oeuvre
des procédés susdits, ayant les caractéristiques déjà indiquées dans la description
des procédés.
[0040] Les exemples suivants montrent plus en détail la présente invention dans certaines
applications pratiques, pour mettre en évidence sa fonctionnalité, mais il ne doivent
pas être considérés comme limitatifs du domaine de la présente invention.
[0041] Dans tous les exemples indiqués ci de suite on a effectué la suivante préparation
de la surface de cuivre, avant de la soumettre au traitement d'oxidation et au traitement
successif de réduction:
- Traitement mécanique de ponçage.
- Traitement par un dégraissant alcalin (NICLAGI 84 produit par Alfachimici s.r.l.)
préparé à la concentration de 50 g/l, pour une durée de 5 minutes à la température
de 50 °C, suivi par un double lavage par de l'eau.
- Traitement par un produit de mordençage (MICROINCIDE 1207 produit par Alfachimici
s.r.l.) préparé en une solution comportant 30 g/l de H₂O₂, pour une durée de 1 minute
à la température de 25 °C, suivi par un seul lavage par de l'eau.
- Traitement de neutralisation en une solution de H₂SO₄ au 10%, pour une durée de 1
minute à la température de 25 °C, suivi par un seul lavage par de l'eau.
- Traitement de noircissement préalable en une solution de NaOH à l' 1%, pour une durée
de 1 minute à la température de 50 °C.
EXEMPLE 1 A
[0042] Une feuille de cuivre de l'épaisseur de 35 microns est soumis au cycle de traitement
préalable susdit, après quoi il est oxidé moyennant immersion en un bain travaillant
avec la suivant composition et selon les paramètres suivants:
| Sodium chlorite |
120 g/l |
| Sodium hydroxyde |
25 g/l |
| Sodium phosphate dodécahydrate |
10 g/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
| Température |
70 °C |
| Temps de traitement |
6 minutes |
Cette feuille de cuivre, après oxidation, montre une couleur noire et une apparence
uniforme. L'épaisseur de la couche d'oxyde de cuivre, mesurée séparément en base à
la perte de poids après dissolution en acide sulfurique dilué, résulte de 400 nm (0,35
mg/cm²). Après l'oxidation la feuille de cuivre est soumise à un double lavage par
de l'eau et puis à un traitement de réduction moyennant immersion dans un bain travaillant
avec la suivante composition et selon les paramètres suivants:
| Diméthylaminoborane |
1 g/l |
| Sodium hydroxyde |
25 g/l |
| Sodiun xylensulfonate |
0,5 g/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
| Température |
30 °C |
| Temps de traitement |
6 minutes |
Pendant l'immersion, la réaction de réduction de l'oxyde de cuivre se développe très
lentement, et en effet le développement de gaz est extrèmement limité. La réaction
de réduction est complète après 6 minutes. Après le traitement de réduction la feuille
de cuivre se montre d'une couleur brune très foncée et d'une apparence parfaitement
uniforme. Ensuite la feuille de cuivre est soumise à un lavage, d'abord par de l'eau
de réseau, puis par de l'eau déionisée, et enfin elle est essuyée par de l'air chaud
à 80 °C pendant 10 minutes.
[0043] Avec la feuille de cuivre ainsi traitée on prépare un circuit feuilleté en utilisant
comme base une couche interne rigide et en interposant, entre celle-ci et la feuille
de cuivre, trois feuilles de "prepreg". La feuille de cuivre est collée au "prepreg"
du côté traité suivant le procédé objet de la présente invention.
[0044] Le sandwich ainsi préparé est laminé suivant les paramètres habituels (55 kg/cm²,
180 °C, 2 heures). Le circuit feuilleté obtenu est imprimé et attaqué pour obtenir
à la surface des bandes de cuivre de largeurs comprises entre 2 mm et 10 mm. Ces bandes
sont soumises à mesurage de la résistance à la délamination par l'emploi d'un dynamomètre
(model CEMCO 90 produit par Circuit Engineering Marketing Co., Ltd.) en tirant les
bandes sous un angle de 90° et avec une vitesse d'avancement de 25 mm/minute. Ce mesurage
est effectué d'une façon répétée, soit sur le circuit feuilleté tel qu'il résulte
de la production, soit après une sollicitation thermique (flottaison sur de l'alliage
étain-plomb à 288 ⁰C pour 10 secondes).
[0045] Les valeurs de la résistance à la délamination qu'on obtient sont les suivantes:
| - Avant la sollicitation thermique |
1,4 - 1,6 kg/cm |
| - Après la sollicitation thermique |
1,3 - 1,6 kg/cm |
[0046] Comme conséquence de la grande uniformité de la surface de l'oxyde réduit obtenu,
la valeur de la résistance à la délamination change dans un intervalle extrèmement
réduit, et elle ne change pas d'une façon substantielle après la sollicitation thermique.
EXAMPLE 1 B
[0047] Une feuille de cuivre de l'épaisseur de 35 microns est traité comme décrit dans l'exemple
1 A, sauf que pour la réduction du cuivre oxidé on emploie un bain comportant dans
sa composition la thyourée au lieu du sodium xylensulfonate, et travaillant avec la
suivante composition et selon les paramètres suivants:
| Diméthylaminoborane |
1 g/l |
| Sodium hydroxyde |
25 g/l |
| Thyourée |
2 mg/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
| Température |
30 °C |
| Temps de traitement |
6 minutes |
Aussi dans ce cas la réaction de réduction de l'oxyde de cuivre se développe très
lentement, et en effet le développement de gaz est extrèmement limité. La réaction
de réduction est complète après 6 minutes. Après le traitement de réduction la feuille
de cuivre montre une couleur brune très foncée et une apparence parfaitement uniforme.
[0048] Avec la feuille de cuivre ainsi traitée on prépare un circuit feuilleté, puis on
fait le mesurage de la résistance à la délamination en employant la même procédure
décrite dans l'exemple 1 A. Les valeurs de la résistance à la délamination qu'on obtient
sont les suivantes:
| - Avant la sollicitation thermique |
1,4 - 1,7 kg/cm |
| - Après la sollicitation thermique |
1,4 - 1,6 kg/cm |
[0049] Les valeur de la résistance à la délamination qu'on obtient dans ce cas sont pratiquement
identiques à celles obtenues dans l'exemple précédent 1 A.
EXEMPLE COMPARATIF 1
[0050] Une feuille de cuivre de l'épaisseur de 35 microns est traité comme décrit dans les
exemples 1 A et 1 B, sauf que pour la réduction du cuivre oxidé on emploie un bain
suivant la technique connue qui ne comporte aucun stabilisateur, à savoir, travaillant
avec la suivante composition et selon les paramètres suivants:
| Diméthylaminoborane |
1 g/l |
| Sodium hydroxyde |
25 g/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
| Température |
30 °C |
| Temps de traitement |
6 minutes |
Lorsque la feuille de cuivre ayant une surface oxidée est immersée dans ce bain on
constate un fort développement de gaz indiquant une réaction violente; le bain devient
trouble dû à la présence de particules noires d'oxyde de cuivre suspendu. La réaction
a lieu énergiquement pendant la première minute du traitement, procède ensuite plus
lentement, et se complète après 6 minutes. Après le traitement de réduction la feuille
de cuivre montre une couleur rouge-brune, dont l'apparence résulte très inégale.
[0051] Avec la feuille de cuivre ainsi traitée on prépare un circuit feuilleté, puis on
fait le mesurage de la résistance à la délamination en employant la même procédure
décrite dans l'exemple 1 A. Les valeurs de la résistance à la délamination qu'on obtient
dans ce cas sont les suivantes:
| - Avant la sollicitation thermique |
0,2 - 0,7 kg/cm |
| - Après la sollicitation thermique |
0,01 - 0,1 kg/cm |
[0052] Comme conséquence de la destruction de la microstructure cristalline de l'oxyde de
cuivre, qui a lieu dans ce cas dû à l'absence d'un stabilisateur comme celui proposé
par l'invention, la valeur de la résistance à la délamination change beaucoup d'un
point à l'autre de la feuille de cuivre, et de plus elle se réduit d'une façon draconienne
après la sollicitation thermique.
EXEMPLE 2 A
[0053] Une feuille de cuivre de l'épaisseur de 35 microns est traité par la même procédure
de l'exemple 1 A, sauf que pour l'oxidation de la surface de cuivre on emploie un
bain travaillant avec la suivante composition et selon les paramètres suivants:
| Sodium chlorite |
150 g/l |
| Sodium hydroxyde |
15 g/l |
| Sodium phosphate dodécahydrate |
20 g/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
| Température |
70 °C |
| Temps de traitement |
3 minutes |
Cette feuille de cuivre montre, après oxidation, une couleur rouge et une apparence
peu uniforme. L'épaisseur de la couche d'oxyde de cuivre qu'on obtient dans ce cas
résulte de 100 nm.
[0054] Pendant le traitement successif de réduction la réaction se développe encore plus
lentement que dans l'exemple 1 A, et elle est complète après 3 minutes seulement.
Après le traitement de réduction la feuille de cuivre montre une couleur rouge-brune,
avec la même apparence peu uniforme qu'elle avait avant le traitement de réduction.
[0055] Avec la feuille de cuivre ainsi traitée on prépare un circuit feuilleté, puis on
fait le mesurage de la résistance à la délamination en employant la même procédure
décrite dans l'exemple 1 A. Les valeurs de la résistance à la délamination qu'on obtient
dans ce cas sont les suivantes:
| - Avant la sollicitation thermique |
1,5 - 1,9 kg/cm |
| - Après la sollicitation thermique |
1,3 - 1,7 kg/cm |
[0056] Comme conséquence de l'épaisseur plus réduite de l'oxyde de cuivre de départ, et
donc de l'oxyde de cuivre réduit qu'on obtient, ainsi que der la pauvre uniformité
superficielle présente, les valeur de la résistance à la délamination qu'on obtient
dans ce cas sont quelque peu supérieures, mais elles changent en mesure plus grande
que celles obtenues dans les exemples 1 A et 1 B, où l'oxyde de cuivre de départ était
noir.
EXEMPLE 2 B
[0057] Une feuille de cuivre de l'épaisseur de 35 microns est traité par la même procédure
de l'exemple 2 A, sauf qu'après l'oxidation de la surface de cuivre la feuille de
cuivre est soumise à un traitement de réduction moyennant immersion dans un bain suivant
l'exemple 1 B, à savoir, comportant dans sa composition la thyourée.
[0058] Comme dans l'exemple 2 A, la feuille de cuivre montre, après oxidation, une couleur
rouge et une apparence peu uniforme. L'épaisseur de la couche d'oxyde de cuivre qu'on
obtient dans ce cas résulte être de 100 nm.
[0059] La réaction de réduction de l'oxyde de cuivre se développe, aussi dans ce cas, plus
lentement que dans les exemples 1 A et 1 B, et elle est complète après 3 minutes seulement.
Après le traitement de réduction la feuille de cuivre montre une couleur rouge-brune,
avec la même apparence peu uniforme qu'elle montrait avant le traitement de réduction.
[0060] En procédant comme dans les exemples précédents, les valeurs de la résistance à la
délamination qu'on obtient dans ce cas sont les suivantes:
| - Avant la sollicitation thermique |
1,5 - 1,8 kg/cm |
| - Après la sollicitation thermique |
1,3 - 1,8 kg/cm |
[0061] Comme dans l'exemple 2 A, les valeur de la résistance à la délamination qu'on obtient
dans ce cas changent en mesure supérieure par rapport à celles obtenues dans les exemples
1 A et 1 B, où l'oxyde de départ était noir.
EXEMPLE COMPARATIF 2
[0062] La même procédure de l'exemple 2 A est répétée, sauf que la feuille de cuivre, après
l'oxidation dans le bain suivant l'exemple 2 A, est soumise à un traitement de réduction
moyennant immersion en un bain suivant l'exemple comparatif 1, à savoir, un bain qui
ne comporte pas un stabilisateur spécifique.
[0063] Comme dans les exemples 2 A et 2 B, la feuille de cuivre montre, après oxidation,
une couleur rouge et une apparence peu uniforme. L'épaisseur de la couche d'oxyde
résulte de 100 nm.
[0064] Dans ce cas la réaction de réduction de l'oxyde de cuivre se développe un peu plus
énergiquement que dans les exemples 2 A et 2 B, mais bien moins énergiquement que
dans l'exemple comparatif 1, et en effet elle est complète après 3 minutes sans que
le bain devienne trouble dû à la présence de particules d'oxyde de cuivre suspendu.
Après le traitement de réduction la feuille de cuivre montre une couleur rouge-brune
mais avec une apparence très peu uniforme.
[0065] Les valeurs de la résistance à la délamination qu'on obtient dans ce cas sont les
suivantes:
| - Avant la sollicitation thermique |
1,2 - 2,1 kg/cm |
| - Après la sollicitation thermique |
1,1 - 1,6 kg/cm |
[0066] Les valeur de la résistance à la délamination qu'on obtient dans ce cas, même en
changeant beaucoup d'un point à l'autre du circuit, sont toujours élevées, même après
la sollicitation thermique. D'autre part, toutefois, l'apparence de la surface de
l'oxyde réduit ne résulte pas être acceptable par le marché, qui considérerait le
produit comme défectueux.
EXEMPLES 3 A, 3 B, 3 C ET EXEMPLE COMPARATIF 3
[0067] On prépare quatre bains, du volume d'un litre, identiques entr'eux, sauf que le premier
comporte dans sa composition le sodium xylensulfonate, le deuxième comporte la thyourée,
le troisième comporte tous ces deux composés, et le quatrième ne comporte aucun stabilisateur.
Ces quatre bains sont donc caractérisés par les suivantes compositions:
| Bain No. 1 (Exemple 3 A): |
| Diméthylaminoborane |
1,5 g/l |
| Sodium hydroxyde |
20 g/l |
| Sodium xylensulfonate |
2 g/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
| Bain No. 2 (Exemple 3 B): |
| Diméthylaminoborane |
1,5 g/l |
| Sodium hydroxyde |
20 g/l |
| Thiourée |
2 mg/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
| Bain No. 3 (Exemple 3 C): |
| Diméthylaminoborane |
1,5 g/l |
| Sodium hydroxyde |
20 g/l |
| Sodium xylensulfonate |
2 g/l |
| Thiourée |
2 mg/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
| Bain No. 4 (Exemple comparatif 3): |
| Diméthylaminoborane |
1,5 g/l |
| Sodium hydroxyde |
20 g/l |
| Eau déionisée jusqu'à |
1 l |
[0068] Dans ces quatre bains on traite, parallèlement, à une température de 25 °C et pendant
un temps de traitement de 5 minutes, des pièces de laminé de cuivre de 2 dm² de surface,
préalablement oxidées suivant la procédure dont à l'exemple 1 A. Pendant la réaction
de réduction de l'oxyde de cuivre, tandis que dans le bain No. 4 on remarque un fort
développement de gaz, surtout pendant la première minute du traitement, dans les bains
No. 1, No. 2 et No. 3 a lieu une réaction bien plus régulière. De plus, tandis que
le bain No. 4, après traitement de deux ou trois pièces de laminé, devient trouble,
dans les bains No. 1, No. 2 et No. 3 on ne remarque aucune formation de précipité.
Après avoir traité 50 dm² de surface par 1 litre de bain on analyse les quatre bains
afin d'établir la quantité de diméthylaminoborane encore contenue dans ces bains,
laquelle résulte comme suit:
| Bain No. 1 |
1,20 g/l |
| Bain No. 2 |
1,22 g/l |
| Bain No. 3 |
1,80 g/l |
| Bain No. 4 |
0,90 g/l |
La consommation de diméthylaminoborane qui a eu lieu dans les bains No. 1, No. 2 et
No. 3 est réduite du 50 % par rapport à la consommation dans le bain No. 4. Ces quatre
bains sont laissés en repos pendant 48 heures, puis analysés à nouveau. Les valeurs
qu'on obtient de cette deuxième analyse sont les suivantes:
| Bain No. 1 |
1,18 g/l |
| Bain No. 2 |
1,20 g/l |
| Bain No. 3 |
1,30 g/l |
| Bain No. 4 |
0,70 g/l |
Ces données confirment que les bains No. 1, No. 2 et No. 3, qui comportent un ou deux
composés suivant la présente invention, se montrent bien plus stables que le bain
No. 4, soit pendant le travail, soit aussi pendant les arrêts du travail. De plus,
le bain No. 3 résulte être le plus stable, mettant ainsi en évidence une certaine
action synergique entre les composés stabilisateurs choisis, respectivement, dans
les classes (A) et (B) ci-dessus indiquées.
EXEMPLE 4
[0069] Une couche interne ayant le cuivre encore présent sur les deux faces est traitée
par la même procédure de l'exemple 1 A.
[0070] Cette couche interne ainsi traitée est utilisée pour préparer un circuit feuilleté
en superposant sur les deux faces trois feuilles de "prepreg" et une feuille de cuivre
de l'épaisseur de 35 microns. Le sandwich ainsi préparé est laminé en travaillant
suivant les paramètres traditionnels. Le circuit feuilleté ainsi obtenu est percé
en travaillant de la façon habituelle, réalisant 10.000 trous des diamètres de 0,3
mm, de 0,6 mm et de 1 mm.
[0071] Le circuit feuilleté percé est ensuite soumis à un traitement de "desmear" par du
permanganate, qui comprend les trois phases suivantes:
- Conditionnement en un solvant organique (CUPROLITE PHP produit par Alfachimici s.r.l.)
contenant le 10 % d'eau, à une température de 35 °C et pendant un temps de 3 minutes,
suivi par un double lavage par de l'eau.
- Traitement de "desmear" proprement dit, par une solution de permanganate (EPOXYMOD
MLX 60 produit par Alfachimici s.r.l.) contenant 60 g/l de KMnO₄ et travaillant à
une alcalinité de 1 N, pour une durée de 12 minutes à une température de 80 °C, suivi
par un double lavage par de l'eau.
- Réduction du permanganate par une solution réductrice (FINISHER MLX 100 produit par
Alfachimici s.r.l.) pour une durée de 5 minutes à une température de 40 °C, suivie
par un double lavage par de l'eau.
[0072] Après le traitement complet de "desmear" le circuit feuilleté est métallisé suivant
un procès de métallisation traditionnel comprenant les suivant traitements:
- Conditionnement des parois des trous par un conditionneur neutral (CU-PROLITE X-84
produit par Alfachimici s.r.l.) à une température de 65 °C pour une durée de 5 minutes,
suivi par un double lavage par de l'eau.
- Mordençage par une solution à base d'eau oxygénée (MICROINCIDE 1207 produit par Alfachimici
s.r.l.) pour une durée de 3 minutes à une température de 25 °C, suivi par un double
lavage par de l'eau.
- Traitement par un produit de pré-catalyse (UNIPHASE MLX A produit par Alfachimici
s.r.l.) à une température de 25 °C pour une durée de 1 minute.
- Traitement de catalyse par un catalyseur à base de palladium colloïdal (UNIPHASE MLX
(A+B) produit par Alfachimici s.r.l. à une température de 30 °C pour une durée de
5 minutes, suivi par un double lavage par de l'eau.
- Traitement par un produit d'accélération (DRAG-STOP MLX 84 produit par Alfachimici
s.r.l.) à une température de 25 °C pour une durée de 4 minutes, suivi par un seul
lavage par de l'eau.
- Traitement par un produit de déposition chimique de cuivre (CUPROTHICK 84 produit
par Alfachimici s.r.l.) à une température de 38 °C pour une durée de 30 minutes, suivi
par un double lavage par de l'eau.
[0073] Le circuit feuilleté ainsi métallisé est soumis à un traitement de déposition électrolytique
de cuivre, soit en surface, soit dans les trous, jusqu'à une épaisseur de 25 microns
(employant un bain PENETRA MLX 86 produit par Alfachimici s.r.l.). A' ce point le
circuit feuilleté est examiné pour évaluer la présence de "pink-ring". Afin de pouvoir
examiner le circuit tout entier (10.000 trous) on attaque par un produit ammoniacal
(ULTRAINCIDE 35/35 produit par Alfachimici s.r.l.) soit la couche de cuivre électrolytique
(25 microns) soit la couche de cuivre de base (35 microns) de la surface du circuit.
De cette façon on emporte entièrement le cuivre de la paroi du trou et, de plus, on
attaque en partie les couches internes de cuivre sur la paroi du trou. Cette condition
permet de mettre bien en évidence la présence éventuelle de "pink-ring". Sur les 10.000
trous examinés, le "pink-ring" est à peine visible en 15 trous, avec une extension
toujours inférieure à 100 microns. En outre, le circuit feuilleté attaqué montre en
surface une couleur noire et une apparence uni forme.
EXEMPLE COMPARATIF 4
[0074] Une couche interne est soumise à la même procédure de l'exemple 4, sauf que la couche
interne oxidée n'est pas soumise au traitement de réduction par la composition objet
de la présente invention. Le circuit feuilleté attaqué qu'on obtient montre en surface
une couleur noire uniforme comme celle obtenue dans l'exemple 4. Ce circuit est examiné
comme dans l'exemple 4, et on remarque la présence de "pink-ring" dans tous les trous
du circuit; de plus, dans le 30 % des trous la dimension du "pink-ring" est supérieure
à 500 microns.
[0075] Comme il ressort clairement des exemples et exemples comparatifs qui précèdent, les
procédés et la composition suivant la présente invention permettent d'atteindre effectivement
les buts proposés, en améliorant substantiellement l'adhérence entre le cuivre et
le matériau polymérique même après sollicitation thermique, en réduisant ou pratiquement
supprimant le phénomène du "pink-ring", et en réduisant considérablement les frais
dus à la consommation des produits employés. Comme on le comprendra, le procédé selon
l'invention peut être appliqué indifféremment à la production de circuits feuilletés
rigides, flexibles et flexo-rigides.
[0076] Les quantités indiquées des composants doivent, bien entendu, être référées aux conditions
d'emploi tandis que la composition suivant l'invention peut être aussi réalisée pour
le commerce en une forme plus concentrée, destinée à être diluée pour l'emploi.
[0077] On doit comprendre que la description précédente n'est pas limitative du domaine
de l'invention, et que différentes modifications, à la portée du technicien expert,
et tout remplacement par des équivalents techniques, peuvent être portés sans pour
cela sortir du cadre de l'invention et du domaine de ce brevet, comme précisé par
les revendications suivantes.
1. Procédé pour le traitement des surfaces de cuivre afin de promouvoir l'adhérence entre
différentes couches dans la fabrication de circuits imprimés feuilletés, rigides,
flexibles ou flexo-rigides, moyennant la formation d'une couche d'oxyde sur les surfaces
de cuivre et un traitement ultérieur de réduction de l'oxyde de cuivre dans une solution
comportant dans sa composition du diméthylaminoborane et une base forte,
caractérisé en ce que le traitement de réduction, successif à la phase d'oxidation
de la surface de cuivre, est effectué en présence d'un composé spécifique ayant fonction
stabilisante et ralentissante, dans une solution réductrice comportant dans sa composition,
en plus du diméthylaminoborane et d'une base forte, un composé choisi dans le groupe
comprenant:
(A) Un alchoylbenzensulfonate alcalin, à savoir un composé caractérisé par la formule
générale: C₆H₃.R.R'.SO₃X où R et R' peuvent être H, CH₃ ou C₂H₅, et X est un métal
alcalin, spécialement Na.
(B) Un composé de la thyourée ou similaire, caractérisé par la formule générale: C.Y.N₂.R¹.R².R³.R⁴
où R¹, R², R³, R⁴ peuvent être:
(a) H,
(b) un groupe alcoylique ou alcènilique comprenant un nombre d'atomes de carbone non
supérieur à 6,
(c) un groupe cycloalcoylique, cycloalcoylalcoylique ou alcoylcycloalcoylique comprenant
un nombre d'atomes de carbone non supérieur à 12,
(d) un groupe arylique, arylalcoylique ou alcoylarylique comprenant un nombre d'atomes
de carbone non supérieur à 12,
(e) R⁵(CO), où R⁵ peut être un quelconque des composés indiqués de (a) à (d),
(f) CH₂OH;
et Y peut être S, Se ou Te;
(C) un composé de la thyourée avec des acides organiques ou inorganiques;
(D) un mélange de deux ou plusieurs des composés indiqués de (A) à (C).
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de réduction
de l'oxyde de cuivre est effectué dans une solution qui comporte dans sa composition,
comme alcoylbenzensulfonate alcalin de la classe (A), le sodium xylensulfonate.
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit alcoylbenzensulfonate
alcalin est présent en une concentration supérieure à 0,1 g/l, et de préférence comprise
entre 0,5 g/l et 5 g/l.
4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement de réduction
de l'oxyde de cuivre est effectué dans une solution qui comporte dans sa composition,
comme composé de la classe (B), la thyourée.
5. Procédé suivant la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que ledit composé de la
classe (B) et/ou (C) est présent en une concentration comprise entre 0,1 mg/l et 100
mg/l, et de préférence comprise entre 0,5 mg/l et 2 mg/l.
6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dimethylaminoborane est
présent en une concentration comprise entre 0,1 g/l et 100 g/l, et de préférence comprise
entre 0,5 g/l et 5 g/l.
7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite base forte est constituée
par du sodium hydroxyde, présent en une concentration supérieure à 1 g/l, et de préférence
comprise entre 10 g/l et 30 g/l.
8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans son exécution, la
solution pour le traitement de réduction de l'oxyde de cuivre travaille à une température
comprise entre 20 °C et 60 °C, et de préférence comprise entre 20 °C et 30 °C.
9. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans son exécution, la
période de traitement dans la solution de réduction de l'oxyde de cuivre est comprise
entre 10 sécondes et 15 minutes, et de préférence comprise entre 2 minutes et 6 minutes.
10. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le contact entre la solution
de réduction et la surface qui porte l'oxyde de cuivre a lieu par immersion ou par
aspersion.
11. Procédé pour la fabrication de circuits imprimés feuilletés, caractérisé en ce qu'il
comprend les phases suivantes:
a) préparer un certain nombre de couches internes constituées par un substrat non
conducteur, rigide ou flexible, couvert sur les deux côtés par des minces feuilles
de cuivre, ledit substrat pouvant être constitué par un tissu de fibre de verre ou
par du papier, imprégné par de la résine époxyde, polyimide ou phénolique, ou bien
par une feuille de résine époxyde, polyimide ou phénolique.
b) Emporter sélectivement le cuivre par une opération d'attaque chimique, des deux
côtés des couches internes, jusqu'à obtenir la figure du circuit interne.
c) Traiter les surfaces de cuivre desdites couches internes par un procédé suivant
une quelconque des revendications 1 à 10.
d) Laminer, sous l'action combinée de chaleur et de pression, un ou plusieurs couches
internes, préparées suivant la procédure de a) à c), en les séparant par un ou plusieurs
couches de matériau non conducteur, constitué par un tissu de fibre de verre ou par
du papier, imprégné par de la résine époxyde, polyimide ou phénolique, ou bien par
une feuille de résine époxyde, polyimide ou phénolique, et recouvrant leurs faces
extérieures par deux feuilles de cuivre.
e) Percer le circuit feuilleté ainsi obtenu en réalisant des trous traversants, dans
le nombre et dans les positions prévues.
f) Soumettre à un traitement de "desmear" et de métallisation les parois des trous
traversants.
g) Emporter sélectivement le cuivre des faces extérieures par une opération d'attaque
chimique, ainsi obtenant la figure de circuit désirée.
12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'aussi les deux feuilles
de cuivre appliqués sur les faces extérieures du circuit feuilleté sont traités, avant
la lamination, par un procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 10.
13. Procédé pour la fabrication de circuits imprimés feuilletés flexibles, comprenant
les phases suivantes:
a) Coller deux feuilles de cuivre, traités suivant une quelconque des revendications
1 à 10, à une couche de résine flexible constituée par polyimide, polyester, polysulfone
ou polytetrafluoroéthylène, en utilisant un collant à base de résine époxyde ou acrylique.
b) Emporter par un attaque chimique, de la surface de ces couches internes, le cuivre
où il n'est pas requis, en obtenant la figure du circuit.
c) Traiter la surface de cuivre par un procédé suivant une quelconque des revendications
1 à 10.
d) Coller un ou plusieurs couches internes flexibles préparées suivant la procédure
de a) à c) en utilisant un collant à base de résine époxyde ou acrylique.
14. Composition pour la réduction d'une couche d'oxyde de cuivre destinée à constituer
un promoteur d'adhérence entre le cuivre et un matériau polymérique dans la fabrication
de circuits imprimés feuilletés, du type contenant du diméthylaminoborane ed une base
forte,
caractérisée en ce qu'elle contient en outre un composé spécifique ayant une fonction
de stabilisation et de ralentissement, choisi dans le groupe comprenant:
(A) Un alchoylbenzensulfonate alcalin, à savoir un composé caractérisé par la formule
générale: C₆H₃.R.R'.SO₃X où R et R' peuvent être H, CH₃ ou C₂H₅, et X est un métal
alcalin, spécialement Na.
(B) Un composé de la thyourée ou similaire, caractérisé par la formule générale: C.Y.N₂.R¹.R².R³.R⁴
où R¹, R², R³, R⁴ peuvent être:
(a) H,
(b) un groupe alcoylique ou alcènilique comprenant un nombre d'atomes de carbone non
supérieur à 6,
(c) un groupe cycloalcoylique, cycloalcoylalcoylique ou alcoylcycloalcoylique comprenant
un nombre d'atomes de carbone non supérieur à 12,
(d) un groupe arylique, arylalcoylique ou alcoylarylique comprenant un nombre d'atomes
de carbone non supérieur à 12,
(e) R⁵(CO), où R⁵ peut être un quelconque des composés indiqués de (a) à (d),
(f) CH₂OH;
et Y peut être S, Se ou Te;
(C) un composé de la thyourée avec des acides organiques ou inorganiques;
(D) un mélange de deux ou plusieurs des composés indiqués de (A) à (C).
15. Composition suivant la revendication 14, caractérisée en ce que le sodium alcoylbenzensulfonate
de la classe (A) est constitué par du sodium xylensulfonate.
16. Composition suivant la revendication 14 ou 15, caractérisée en ce que ledit alcoylbenzensulfonate
alcalin est présent, dans les conditions d'emploi, en une concentration supérieure
à 0,1 g/l, et de préférence comprise entre 0,5 g/l et 5 g/l.
17. Composition suivant la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comporte dans
sa composition, comme composé de la classe (B), la thyourée.
18. Composition suivant la revendication 14 ou 17, caractérisée en ce que ledit composé
de la classe (B) et/ou (C) est présent en une concentration comprise entre 0,1 mg/l
et 100 mg/l, et de préférence comprise entre 0,5 mg/l et 2 mg/l.
19. Composition suivant la revendication 14, caractérisée en ce que le dimethylaminoborane
est présent, dans les conditions d'emploi, en une concentration comprise entre 0,1
g/l et 100 g/l, et de préférence comprise entre 0,5 g/l et 5 g/l.
20. Composition suivant la revendication 14, caractérisée en ce que ladite base forte
est constituée par du sodium hydroxyde, présent, dans les conditions d'emploi, en
une concentration supérieure à 1 g/l, et de préférence comprise entre 10 g/l et 30
g/l.
21. Procédé et composition pour promouvoir l'adhérence entre différentes couches dans
la fabrication de circuits imprimés feuilletés, caractérisés par les particularités,
compositions et méthodes de travail, tels qu'elles ressortent de la description ci-dessus,
ou remplacées par leur équivalents techniques, pris dans leur ensemble, dans leur
différentes combinaisons ou séparément.